(57)【要約】【課題】エレクトロウェッティング現象を用いた光学素子において、第１液体と第２液体との界面形状を元の静止状態に戻す際の動作速度を速くすることである。【解決手段】本発明の光学素子は、有極性または導電性の第１液体と、第１液体と混ざらず且つ第１液体と略等しい比重を有する無極性または絶縁性の第２液体とを備える。また、第１基材部と、第２基材部と、第１及び第２基材部を接続する側壁部と、第１及び第２液体を内部に密封する収容部とを備える。また、第１基材部、第２基材部及び側壁部はそれぞれ第１電極、第２電極及び第３電極を備える。そして、静止状態から第１液体と第２液体との界面形状を変形させる際には、従来と同様に、第２及び第３電極間に電圧を印加し、第１液体と第２液体との界面形状を元の静止状態に戻す際には、第１及び第３電極間に電圧を印加する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有極性または導電性を有する第１液体と、
前記第１液体と混合しない第２液体と、
光透過性を有する第１基材と、前記第１基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第１電極と、前記第１電極上に形成された光透過性を有する第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に形成され、前記第２液体より前記第１液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第１膜と、前記第１膜の中央に形成され、前記第１液体より前記第２液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第２膜とを有する第１基材部と、
光透過性を有する第２基材と、前記第２基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第２電極と、前記第２電極上に形成された光透過性を有する第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜上に形成され、前記第１液体より前記第２液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第３膜とを有する第２基材部と、
第３電極を有し、前記第１膜及び前記第３膜が対向するように前記第１及び第２基材部を接続する側壁部と、
前記第１基材部、前記第２基材部及び前記側壁部により画成され、前記第１及び第２液体を内部に密封する収容部と
を備える光学素子。
【請求項２】
前記第１液体の光透過率が前記第２液体の光透過率より低く、前記第１液体の屈折率と前記第２液体の屈折率とが同じである
請求項２に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１膜の膜厚と、前記第２膜の膜厚とが同じである
請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記側壁部が、前記側壁部の前記収容部側の面上に形成され、且つ、前記第２液体より前記第１液体との親和性が高い第４膜を有する
請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第３電極が筒状電極であり、前記第３電極により前記第１及び第２基材部が接続される
請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第３電極が棒状電極であり、前記第３電極の一方の先端が前記収容部内の前記第１溶液と接触する
請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第２膜の前記収容部側の面形状が円形である
請求項１に記載の光学素子。
【請求項８】
前記第２電極の中央に星形形状の開口部が形成されている
請求項１に記載の光学素子。
【請求項９】
有極性または導電性を有する第１液体と、前記第１液体と混合しない第２液体と、光透過性を有する第１基材、前記第１基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第１電極、前記第１電極上に形成された光透過性を有する第１絶縁膜、前記第１絶縁膜上に形成され、前記第２液体より前記第１液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第１膜、及び、前記第１膜の中央に形成され、前記第１液体より前記第２液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第２膜を有する第１基材部と、光透過性を有する第２基材、前記第２基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第２電極、前記第２電極上に形成された光透過性を有する第２絶縁膜、及び、前記第２絶縁膜上に形成され、前記第１液体より前記第２液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第３膜を有する第２基材部と、第３電極を有し、前記第１膜及び前記第３膜が対向するように前記第１及び第２基材部を接続する側壁部と、前記第１基材部、前記第２基材部及び前記側壁部により画成され且つ前記第１及び第２液体を内部に密封する収容部とを有する光学素子と、
前記光学素子の前記第１電極及び前記第３電極間、または、前記第２電極及び前記第３電極間に電圧を印加する電源部と、
入射光を集光するレンズ群と、
前記光学素子及び前記レンズ群を介して入射光が集光される撮像素子と
を備える撮像装置。
【請求項１０】
有極性または導電性を有する第１液体と、前記第１液体と混合しない第２液体と、光透過性を有する第１基材、前記第１基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第１電極、前記第１電極上に形成された光透過性を有する第１絶縁膜、前記第１絶縁膜上に形成され、前記第２液体より前記第１液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第１膜、及び、前記第１膜の中央に形成され、前記第１液体より前記第２液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第２膜を有する第１基材部と、光透過性を有する第２基材、前記第２基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第２電極、前記第２電極上に形成された光透過性を有する第２絶縁膜、及び、前記第２絶縁膜上に形成され、前記第１液体より前記第２液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第３膜を有する第２基材部と、第３電極を有し、前記第１膜及び前記第３膜が対向するように前記第１及び第２基材部を接続する側壁部と、前記第１基材部、前記第２基材部及び前記側壁部により画成され且つ前記第１及び第２液体を内部に密封する収容部とを有する光学素子の前記第２電極と前記第３電極との間に電圧を印加して、前記第１液体及び前記第２液体の界面形状を変化させるステップと、
前記変化した前記第１液体及び前記第２液体の界面形状を元の形状に戻す際に、前記第１電極と前記第３電極との間に電圧を印加するステップと
を含む光学素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、撮像装置及び駆動方法に関し、より詳細には、エレクトロウェッティング現象を利用した光学素子、その光学素子を備える撮像装置及びその光学素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロウェッティング現象（電気毛管現象）を用いた種々の光学デバイス（レンズ等）が提案されている。これらの光学デバイスでは、光学デバイス内に封入された互いに混合しない２つの液体間の界面形状がエレクトロウェッティング現象により変化するという性質を利用する。このような光学デバイスの一つとして、従来、エレクトロウェッティング現象を利用して透過する光量を調整する光学素子（絞り機構）、いわゆる、液体アイリスと呼ばれる光学素子が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１及び２の液体アイリスの内部には、導電性の第１液体と、第１液体と比重が同じであり、第１液体と混ざらず且つ第１液体より透過率の高い絶縁性の第２液体が封入される。また、第１及び第２液体を収容する収容室の内壁には、第１液体との親和性の高い薄膜（親水膜）と、第２液体との親和性の高い薄膜（撥水膜）とが形成される。それゆえ、静止状態時（液体アイリスを駆動していない状態）には、収容室内では第１液体が親水膜側に位置し、第２液体が撥水膜側に位置する。
【０００４】
そして、特許文献１及び２の液体アイリスでは、液体アイリスの側面壁に設けられた電極と、光出射側の端面壁に設けられた透明電極との間に電圧を印加して、エレクトロウェッティング現象により第１液体と第２液体との界面を変形させる。これにより、第２液体の一部を光入射側の端面壁側に押しつけて、液体アイリスの光入射側に光が透過する開口部を形成する。この開口部の大きさは、印加電圧の大きさにより調整することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５０９６７号公報
【特許文献２】特開２００６−２５０９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したエレクトロウェッティング現象を利用した液体アイリスでは、第１液体と第２液体との界面形状を変形させる際（開口部を形成する際）には電圧を印加する。一方、第１液体と第２液体との界面形状を元の形状（静止状態）に戻す際には、電圧をオフする。すなわち、従来の液体アイリスでは、開口部の開閉動作は片側駆動方式となる。
【０００７】
このような片側駆動方式では、第１液体と第２液体との界面形状を静止状態から変形させる場合には、電圧を印加することによりエレクトロウェッティング現象に基づく外力が界面に作用するので、その界面形状の変化速度（液体アイリスの動作速度）は速い。しかしながら、界面形状を元の静止状態に戻す際（開口部を閉じる際）には、電圧を印加せず、収容室内の撥水膜と第２液体との親和性に基づく復元力により界面が動作するので、界面形状の変化速度が遅いという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、エレクトロウェッティング現象を用いた光学素子において、第１液体と第２液体との界面形状を元の静止状態に戻す際の動作速度を速くすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明の光学素子を、次のような構成とした。本発明の光学素子は、有極性または導電性を有する第１液体と、第１液体と混合しない第２液体とを備える。また、本発明の光学素子は、第１基材部と、第２基材部と、第１及び第２基材部を接続する側壁部と、第１基材部、第２基材部及び側壁部により画成され、第１及び第２液体を内部に密封する収容部とを備える。なお、第１基材部は、光透過性を有する第１基材と、第１基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第１電極と、第１電極上に形成された光透過性を有する第１絶縁膜とを有する。さらに、第１基材部は、第１絶縁膜上に形成され、第２液体より第１液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第１膜と、第１膜の中央に形成され、第１液体より第２液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第２膜とを有する。また、第２基材部は、光透過性を有する第２基材と、第２基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第２電極と、第２電極上に形成された光透過性を有する第２絶縁膜とを有する。さらに、第２基材部は、第２絶縁膜上に形成され、第１液体より第２液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第３膜を有する。また、側壁部は、第３電極を有し、第１膜及び第３膜が対向するように第１及び第２基材部を接続する。
【００１０】
また、上記問題を解決するために、本発明の撮像装置を、次のような構成とした。本発明の撮像装置は、上記本発明の光学素子と、光学素子の第１電極及び第３電極間、または、第２電極及び第３電極間に電圧を印加する電源部とを備える。さらに、撮像装置は、入射光を集光するレンズ群と、光学素子及びレンズ群を介して入射光が集光される撮像素子とを備える。
【００１１】
さらに、上記問題を解決するために、本発明の駆動方法では、次のようにして光学素子を駆動するようにした。まず、上記本発明の光学素子の第２電極と第３電極との間に電圧を印加して、第１液体及び第２液体の界面形状を変化させる。次いで、変化した第１液体及び第２液体の界面形状を元の形状に戻す際に、第１電極と第３電極との間に電圧を印加する。
【００１２】
上述のように、本発明では、光学素子を構成する第１基材部、第２基材部及び側壁部は、それぞれ第１電極、第２電極及び第３電極を備える。この場合、光学素子（第１液体）に対して、第１及び第３電極間または第２及び第３電極間に電圧を印加することができる。本発明では、第１液体と第２液体との界面形状を静止状態から変形させる際には、従来と同様に、第２及び第３電極間に電圧を印加し、第１液体と第２液体との界面形状を元の静止状態に戻す際には、第１及び第３電極間に電圧を印加する。すなわち、本発明では、変形された第１液体と第２液体との界面形状を元の静止状態に戻す際にも、エレクトロウェッティング現象により第１及び第２液体の界面に外力を与えて、元の静止状態に戻す。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、変形された第１液体と第２液体との界面形状を元の静止状態に戻す際には、エレクトロウェッティング現象に基づく外力を第１及び第２液体の界面に与える。それゆえ、本発明によれば、変形した第１液体と第２液体との界面形状を元の静止状態に戻す際の動作速度を速くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら下記の順で説明する。以下の実施形態では、本発明の光学素子として、撮像装置に用いられる液体アイリス（絞り機構）を例にとり説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．撮像装置の構成
２．液体アイリスの構成
３．液体アイリスの作製方法
４．エレクトウェッティング現象
５．液体アイリスの動作サイクル
６．開口部を形成する際の液体アイリスの動作
７．開口部を閉じる際の液体アイリスの動作
８．変形例
【００１５】
［１．撮像装置の構成］
図１に、本実施形態の液体アイリスを適用した撮像装置の概略構成例を示す。なお、図１には、ズーム機構を備えた撮像装置の例を示す。また、図１には、主に撮像装置の光学系の構成を示し、撮像した画像の処理及び光学系の制御処理を行う構成部は省略する。なお、本発明は、ズーム機構を備えない撮像装置にも適用可能である。
【００１６】
撮像装置２０の光学系は、第１レンズ群１と、第２レンズ群２と、液体アイリス１０と、第３レンズ群３と、第４レンズ群４と、フィルタ５と、撮像素子６とを備える。また、第１レンズ群１、第２レンズ群２、液体アイリス１０、第３レンズ群３、第４レンズ群４、フィルタ５及び撮像素子６は、光線３０の入射側から、この順で配置される。
【００１７】
入射光を集光するための第１〜第４レンズ群のうち、第１レンズ群１及び第３レンズ群３は、鏡筒（不図示）内に固定して取り付けられる。第２レンズ群２は、ズーム用のレンズ群であり、光軸７の方向に沿って移動可能に鏡筒に取り付けられる。また、第４レンズ群４は、フォーカス用のレンズ群であり、光軸７の方向に移動可能に取り付けられる。なお、第２レンズ群２（ズーム用）及び第４レンズ群４（フォーカス用）の光軸７方向の移動は、撮像装置２０内の図示しない制御部により制御される。
【００１８】
液体アイリス１０（光学素子）は、エレクトロウェッティング現象を利用して液体アイリス１０の光入射側の開口径（絞り径）を調整し、これにより、液体アイリス１０内を通過する光線３０の光量を調整する。液体アイリス１０の光入射側の開口径（絞り径）は、液体アイリス１０に印加する電圧値により調整し、この調整は撮像装置２０内の図示しない制御部により制御される。なお、液体アイリス１０の具体的な構成及び動作は後で詳述する。
【００１９】
フィルタ５は、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等から構成される。また、撮像素子６は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）で構成される。
【００２０】
本実施形態の撮像装置２０では、図１に示すように、第１レンズ群１側から入射された光線３０は、上述した種々の光学素子を介して、撮像素子６の結像面６ａに集光される。そして、撮像素子６で取得した画像データは、撮像装置２０内の図示しない画像処理部により所定の処理が施される。
【００２１】
［２．液体アイリスの構成］
図２（ａ）及び（ｂ）に、本実施形態の液体アイリス１０の概略構成を示す。図２（ａ）は、電圧を印加していないとき（静止状態時）の液体アイリス１０の概略断面図であり、図２（ｂ）は、そのときの光入射側からみた液体アイリス１０の上面図である。
【００２２】
液体アイリス１０は、第１基材部１１と、第２基材部２１と、第１基材部１１及び第２基材部２１を接続する側壁部３１とで構成される。そして、第１基材部１１、第２基材部２１及び側壁部３１により画成された収容室４０（収容部）に、第１液体４１及び第２液体４２が密閉封入されている。
【００２３】
第１液体４１には、有極性または導電性を有する液体を用いる。第１液体４１としては、このような特徴を有する液体であれば、任意の液体を用いることができる。例えば、第１液体４１として、水（比重１、屈折率１．３３３）が用い得る。また、水以外では、水とエタノールとの混合液体、水とエタノールとエチレングリコールとの混合溶液、水及びエタノールの混合液体に食塩を加えた混合液体等を第１液体４１として用いることができる。また、本実施形態では、第１液体４１の光透過性を抑制するため、第１液体４１にカーボンブラック等を混合して着色する。なお、着色材としては、カーボンブラック以外の染料を用いてもよい。
【００２４】
一方、第２液体４２には、第１液体４１と混合せず、第１液体４１と略等しい比重及び屈折率を有し、絶縁性または無極性を有し且つ光透過性を有する液体を用いる。第２液体４２としては、このような特徴を有する任意の液体を用いることができる。なお、第１液体４１の屈折率と第２液体４２の屈折率を略同一にすることにより、第１液体４１と第２液体４２との界面における光の屈折（レンズ効果）を防止または十分小さくすることができ、液体アイリス１０の絞り動作をより確実に行わせることができる。また、比重を略同じにすることによって、装置全体が振動したり、傾いたりした場合における第１液体４１及び第２液体４２の界面の変形をすることを抑制することができる。なお、第１液体４１及び第２液体４２の比重及び屈折率は、装置の光学特性、耐振動特性等が装置の許容範囲内となる程度に近い数値であればよい。また、第２液体４２は、着色しないので、第２液体４２の光透過率は第１液体４１のそれより高くなる。
【００２５】
第１液体４１として水を用いる場合には、第２液体４２として、例えば、シリコーンオイルを用いる。なお、市販されているシリコーンオイルには種々のものがあり、それぞれ、その比重や屈折率が異なる。それゆえ、本実施形態では、市販のシリコーンオイルの中から、第１液体４１と略同じ比重及び屈折率を有するシリコーンオイルを選び、それを第２液体４２として用いる。なお、第１液体４１と第２液体４２の比重及び屈折率をより近くするために、例えば、水にエタノール、エチレングリコール、食塩等を混合したものを第１液体４１として用い、それらの混合比を調節して第１液体４１の比重及び屈折率を調整してもよい。
【００２６】
第１基材部１１は、第１基材１２と、第１基材１２上に形成された第１電極１３と、第１電極１３上に形成された第１絶縁膜１４と、第１絶縁膜１４上に形成された親水膜１５と、親水膜１５の中央に形成された第１撥水膜１６とを備える。
【００２７】
第１基材１２は、透明ガラス等の光透過性材料で形成された、例えば、厚さ約０．２〜０．３ｍｍの正方形状の板状部材である。なお、第１基材１２の形成材料としては、透明性を有する合成樹脂材料等を用いてもよい。第１電極１３は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等で形成された透明電極である。第１電極１３は、撮像装置２０の電源部８に接続される。より具体的には、電源部８は電源８ａと切替スイッチ８ｂとで構成されており、第１電極１３は、切替スイッチ８ｂの一つの端子Ｂに接続される。また、第１絶縁膜１４は、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン等で形成された誘電体膜である。
【００２８】
親水膜１５（第１膜）は、第２液体４２より第１液体４１との親和性の高い薄膜である。すなわち、第１液体４１の親水膜１５に対する濡れ性は、第２液体４２の親水膜１５に対する濡れ性より大きくなる。本実施形態では、親水膜１５の形成材料として、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂等を用いる。なお、親水膜１５としては、親水性及び光透過性を有する薄膜であれば任意の薄膜を用いることができる。
【００２９】
第１撥水膜１６（第２膜）は、第１液体４１より第２液体４２との親和性の高い薄膜（疎水性または親油性の薄膜）である。すなわち、第２液体４２の第１撥水膜１６に対する濡れ性は、第１液体４１の第１撥水膜１６に対する濡れ性より大きくなる。本実施形態では、第１撥水膜１６の形成材料として、フッ素系樹脂等を用いる。なお、第１撥水膜１６としては、親油性及び光透過性を有する薄膜であれば任意の薄膜を用いることができる。
【００３０】
また、第１撥水膜１６の収容室４０側の面形状は円形とする（図２（ｂ）参照）。なお、本発明はこれに限定されず、第１撥水膜１６の面形状を円形以外の形状としてもよい。ただし、後述するように、本実施形態では、光を通過させる開口部は第１撥水膜１６を中心にして広がる。この際、開口部の面形状は解像度を考慮して円形であることが好ましい。それゆえ、開口部の面形状を円形に維持するために、第１撥水膜１６の面形状としては円形が好ましい。
【００３１】
なお、第１撥水膜１６の径はできる限り大きい方が好ましい。後述するように、本実施形態では、液体アイリス１０の開口部を閉じる際、すなわち、第１液体４１及び第２液体４２の界面形状を元の静止状態に戻す際に第１電極１３及び後述の側壁電極３２に電圧を印加する。この際、第２液体４２及び後述の第２撥水膜２５間の親和性に基づく復元力と、第１撥水膜１６上で発生するエレクトロウェッティング現象により第１液体４１及び第２液体４２の界面に働く外力とにより、その界面形状が元の静止状態に戻る。それゆえ、本実施形態では、液体アイリス１０の開口部を閉じる際に、第１撥水膜１６上で十分にエレクトロウェッティング現象を発生させる必要がある。本発明者らの検証によれば、第１撥水膜１６の径が大きいほど、第１撥水膜１６上でエレクトロウェッティング現象が発生し易くなることが分かっている。ただし、第１撥水膜１６の径が大きくなりすぎると、収容室４０の第１基材部１１側の面における第１液体４１と親水膜１５との親和性が低くなる。この場合、静止状態において、第１液体４１及び第２液体４２の界面を図２（ａ）に示すような状態（第２液体４２が第１基材部１１側の膜に接触しないような状態）に維持することが困難となる。それゆえ、第１撥水膜１６の径は、第１撥水膜１６上におけるエレクトロウェッティング現象の発生し易さ、及び、静止状態における界面形状の維持等を考慮して適宜設定する必要がある。
【００３２】
さらに、第１撥水膜１６の膜厚は、親水膜１５とほぼ同じ膜厚にすることが好ましい。すなわち、第１撥水膜１６の収容室４０側の表面と、親水膜１５の収容室４０側の表面とを略面一にすることが好ましい。これは、第１撥水膜１６の膜厚と親水膜１５とが異なり、収容室４０側の表面に段差が生じると、その段差部により光学特性が変化し、所望の光学特性が得られなくなるためである。また、液体アイリス１０の光学特性の観点から、親水膜１５の屈折率と第１撥水膜１６の屈折率とができる限り近くなるように、各膜の形成材料を選択することが好ましい。なお、親水膜１５及び第１撥水膜１６の膜厚及び屈折率は、装置の光学特性が装置の許容範囲内となる程度に近い値であればよい。
【００３３】
第２基材部２１は、第２基材２２と、第２基材２２上に形成された第２電極２３と、第２電極２３上に形成された第２絶縁膜２４と、第２絶縁膜２４上に形成された第２撥水膜２５とを備える。
【００３４】
第２基材２２は、第１基材１２と同様に、透明ガラス等の光透過性材料で形成された、例えば、厚さ約０．２〜０．３ｍｍの正方形状の板状部材である。第２電極２３は、第１電極１３と同様に、ＩＴＯ等で形成された透明電極である。なお、第２電極２３は、電源部８の切替スイッチ８ｂの一つの端子Ａに接続される。また、第２絶縁膜２４は、第１絶縁膜１４と同様に、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン等で形成された誘電体膜である。
【００３５】
第２撥水膜２５（第３膜）は、第１撥水膜１６と同様に、第１液体４１より第２液体４２との親和性の高い薄膜である。本実施形態では、第２撥水膜２５の形成材料としては、第１撥水膜１６と同じものを用いる。なお、第２撥水膜２５の形成材料は、第１撥水膜１６と同じでもよいし、第１撥水膜１６の形成材料と異なっていてもよい。
【００３６】
側壁部３１は、主に、円筒状の側壁電極３２と、側壁電極３２の内壁面上に形成された親水膜３３とを備える。
【００３７】
側壁電極３２は、金属製の円筒状部材（リング状部材）である。本実施形態では、側壁電極３２を例えば、銅製の円筒状部材（銅管）を用い、その内径を約９ｍｍ、外径を約１１ｍｍ、及び、高さを約１ｍｍとする。側壁電極３２は、電源部８の電源８ａに接続される。また、側壁電極３２は、第１液体４１及び第２液体４２を、液体アイリス１０内に注入するための注入口（不図示）を有する。そして、その注入口は側壁電極３２の外側から接着部材（不図示）により封止される。なお、側壁電極３２として、銅製等の円筒状部材の表面にニッケル、金、白金、アルミニウム等を蒸着した部材、すなわち、表面処理された部材を用いてもよい。また、側壁電極３２として、ガラス製、樹脂製等の円筒状部材の表面に銅、ニッケル、金、白金、アルミニウム等を蒸着した部材を用いてもよい。
【００３８】
親水膜３３（第４膜）は、第２液体４２より第１液体４１との親和性の高い薄膜である。本実施形態では、親水膜３３の形成材料としては、第２基材部２１の親水膜２５と同様に、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂等を用いる。なお、親水膜３３としては、親水性及び光透過性を有する薄膜であれば任意の薄膜を用いることができる。
【００３９】
なお、側壁電極１３が接続されている電源８ａは、図２（ａ）に示すように、切替スイッチ９の一つの端子Ｃに接続される。また、本実施形態では、電源８ａとしては、交流電源を用いるが、直流電源を用いてもよい。
【００４０】
本実施形態の液体アイリス１０において、第１電極１３及び側壁電極３２間または第１電極２３及び側壁電極３２間に電圧を印加しない場合（静止状態）には、第１液体４１と第２液体４２との界面は、図２（ａ）に示すような状態になる。
【００４１】
より具体的に説明すると、収容室４０の第２基材部２１側の表面には全面に渡って第２撥水膜２５が形成されるので、第２撥水膜２５に対する濡れ性（第２撥水膜２５との親和性）のより大きい第２液体４２が、第２撥水膜２５上に広がって接触する。また、第２液体４２は、図２（ａ）に示すように、第２撥水膜２５上で側壁部３１近くまで広がるが、収容室４０の側壁部３１側には親水膜３３が形成されているので、第２液体４２は側壁部３１に接触しない。
【００４２】
一方、収容室４０の第１基材部１１側の表面には、主に（中央を除いて）親水膜１５が形成されるので、親水膜１５に対する濡れ性のより大きい第１液体４１が、第１基材部１１側の膜に接触する。また、収容室４０の側壁部３１側の表面には、親水膜３３が形成されるので、第１液体４１は、その親水膜３３上にも接触する。それゆえ、第１液体４１は、図２（ａ）に示すように、第２液体４２を取り囲むようにして、第２液体４２と収容室４０の第１基材部１１側の膜（親水膜１５及び第１撥水膜１６）との間に配置される。なお、第１液体４１及び第２液体４２との界面形状は曲面となるが、この形状は、第１液体４１及び第２液体４２の表面張力、並びに、第２撥水膜２５上での界面張力のバランスにより決定される。
【００４３】
また、このような静止状態では、第２液体４２と収容室４０の第１基材部１１側の膜との間に着色された第１液体４１が存在するので、図２（ｂ）に示すように、光線３０の入射側から液体アイリス１０を見ると、光線が通過する開口部は形成されない。
【００４４】
［３．液体アイリスの作製方法］
次に、本実施形態の液体アイリス１０の作製方法を、図３を参照しながら説明する。図３は、液体アイリス１０の作製手順を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、透明ガラス等の光透過性材料からなる第２基材２２を用意する。次いで、第２基材２２の一方の表面上に、蒸着法等により、光透過性導電材（ＩＴＯ等）からなる第２電極２３を、例えば膜厚約３０ｎｍで形成する（ステップＳ１）。次いで、第２電極２３上に、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン等で形成された、例えば厚さ約１〜５μｍの誘電体膜を接着剤で貼り付け等を行うことにより、第２絶縁膜２４を形成する（ステップＳ２）。
【００４６】
次いで、第２絶縁膜２４上に、フッ素系樹脂等をスピンコート法等により塗布し、その後、例えば１５０℃で焼成して、例えば膜厚約１０〜３０ｎｍの第２撥水膜２５を形成する（ステップＳ３）。上述したステップＳ１〜Ｓ３の工程により第２基材部２１を作製する。
【００４７】
また、ステップＳ１〜Ｓ３と並行して、第１基材部１１及び側壁部３１を次のようにして作製する。まず、透明ガラス等の光透過性材料からなる第１基材１２を用意する。次いで、第１基材１２の一方の表面上に、蒸着法等により、光透過性導電材（ＩＴＯ等）からなる第１電極１３を、例えば膜厚約３０ｎｍで形成する（ステップＳ４）。次いで、第１電極１３上に、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン等で形成された、例えば厚さ約１〜５μｍの誘電体膜を接着剤で貼り付け等を行うことにより、第１絶縁膜１４を形成する（ステップＳ５）。
【００４８】
次いで、第１絶縁膜１４上に、側壁電極３２を、例えば紫外線硬化型の接着剤を用いて接着する（ステップＳ６）。次いで、第１絶縁膜１４上及び側壁電極３２の内壁上に、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂等をスピンコート法等により塗布し、例えば膜厚約３００〜６００ｎｍの親水膜１５，３３を形成する（ステップＳ７）。
【００４９】
次いで、親水膜１５の中央に、第１撥水膜１６を形成する（ステップＳ８）。この際、第１撥水膜１６の膜厚は、親水膜１５の膜厚と略同じにする。第１撥水膜１６の形成方法としては、次のような方法で形成することができる。まず、第１絶縁膜１４の全面に渡って親水膜１５を形成し、次いで、第１撥水膜１６を形成する部分以外の親水膜１５の領域をマスクする。次いで、第１撥水膜１６を形成する部分の親水膜１５をエッチング法等により除去する。そして、除去された部分にフッ素系樹脂等を塗布して第１撥水膜１６を形成する。また、別の方法として、次のような方法を用いてもよい。まず、第１絶縁膜１４上の第１撥水膜１６を形成する部分をマスクしておき、その上から、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂等をスピンコート法等により塗布して親水膜１５を形成する。次いで、親水膜１５をマスクし、その上からフッ素系樹脂等を塗布して第１撥水膜１６を形成する。上述したステップＳ４〜Ｓ８の工程により、第１基材部１１及び側壁部３１、並びに、それらを接続した部材を作製する。
【００５０】
次に、上述のようにして作製した第２基材部２１と、第１基材部１１及び側壁部３１を接続した部材とを、例えば紫外線硬化型の接着剤を用いて接着する（ステップＳ９）。なお、この際、第２撥水膜２５と、親水膜１５（第１撥水膜１６）とが対向するように接着する。この工程により、液体アイリス１０内に、第１液体４１及び第２液体４２を封入する収容室４０が形成される。
【００５１】
次いで、液体アイリス１０の所望の面（光入射側または光出射側の表面）に、蒸着法等により、反射防止膜（不図示）を形成する（ステップＳ１０）。なお、反射防止膜としては、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された多層反射膜等を用いることができる。例えば、反射防止膜をＬａＴｉＯ３／ＳｉＯ２膜等で形成し、その膜厚を例えば約４００ｎｍとする。
【００５２】
次いで、注射器を用いて、側壁電極３２に設けられた注入口（不図示）から、第１液体４１及び第２液体４２を収容室４０に注入する（ステップＳ１１）。この際、先に、所定量の第１液体４１を収容室４０内に注入し、その後、残りの収容室４０内の空間に第２液体４２を充填する。また、この際、収容室４０内に空気が残らないように第１液体４１及び第２液体４２を充填する。なお、第１液体４１の注入量と第２液体４２の注入量との割合は、第１液体４１の親水膜１５，３３に対する濡れ性の大きさ、第２液体４２の第１及び第２撥水膜１６，２５に対する濡れ性の大きさ、第１撥水膜１６の径等に応じて適宜調整する。
【００５３】
次いで、第１電極１３及び第２電極２３を切替スイッチ８ｂに接続し、側壁電極３２を電源８ａに接続する（ステップＳ１２）。そして、最後に、例えば紫外線硬化型の接着剤を側壁電極３２上に塗布した後、紫外線照射を行って接着剤を硬化し、側壁電極３２の注入口を封止する（ステップＳ１３）。これにより、収容室４０を密閉し、内部に第１液体４１及び第２液体４２を密封する。上述のようにして、本実施形態では、液体アイリス１０を作製する。
【００５４】
［４．エレクトウェッティング現象］
ここで、本実施形態の液体アイリス１０の駆動動作を説明する前に、この駆動動作に用いるエレクトロウェッティング現象（電気毛管現象）について簡単に説明する。図４（ａ）及び（ｂ）に、エレクトロウェッティング現象の原理図を示す。図４（ａ）は、有極性液体９０に電圧が印加されていない場合の有極性液体９０の状態を示す図であり、図４（ｂ）は、有極性液体９０に電圧を印加した際の有極性液体９０の状態を示す図である。
【００５５】
図４（ａ）及び（ｂ）の例では、基材９１上に電極９２、絶縁膜９３及び撥水膜９４（疎水膜）が形成された部材の撥水膜９４上に有極性液体９０（例えば、水）が滴下されている場合を考える。なお、有極性液体９０はスイッチ９６を介して電源９５の一方の端子に接続され、電源９５の他方の端子は電極９２に接続される。また、この例では、図４（ａ）に示すように、有極性液体９０内には、プラスイオンの分子９０ａとマイナスイオンの分子９０ｂとが存在する。
【００５６】
有極性液体９０に電圧が印加されていない場合（スイッチ９６がオフの場合）、有極性液体９０の表面は、表面張力により球面状になる（図４（ａ）の状態）。このときの撥水膜９４の表面と、有極性液体９０の撥水膜９４に接触している部分の液面との角度、すなわち接触角をθ０とする。
【００５７】
ここで、スイッチ９６を閉じて、有極性液体９０に電圧を印加すると、絶縁膜９３の一方の表面にプラス電荷９３ａが帯電し、他方の表面にマイナス電荷９３ｂが帯電する。図４（ａ）及び（ｂ）の例では、絶縁膜９３の有極性液体９０側にプラス電荷９３ａが帯電し、電極９２側にマイナス電荷９３ｂが帯電する場合を考える。この場合、有極性液体９０のマイナスイオンの分子９０ｂに静電気力が作用し、マイナスイオンの分子９０ｂは絶縁膜９３上の撥水膜９４に引き付けられる。この結果、電圧を印加しない場合（図４（ａ）の状態）に比べて、有極性液体９０は、撥水膜９４上により広がった状態で付着する（図４（ｂ）の状態）。このときの有極性液体９０の接触角θは、電圧を印加しない場合の接触角θ０より小さくなる。すなわち、電圧を印加することで、有極性液体９０の撥水膜９４に対する濡れ性（有極性液体９０と撥水膜９４との親和性）が大きくなる。このような現象がエレクトロウェッティング現象とよばれるものである。
【００５８】
［５．液体アイリスの動作サイクル］
次に、本実施形態の液体アイリス１０の駆動動作（駆動方法）の概要を図２及び５を参照しながら説明する。図５は、液体アイリス１０の駆動動作のサイクルを示す図である。なお、ここでは、第１電極１３及び側壁電極３２間または第２電極２３及び側壁電極３２間に電圧を印加しない状態（静止状態）から説明する。静止状態では、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２液体４２が第２基材部２１側の膜に接触しないので、開口部は形成されない。
【００５９】
次いで、切替スイッチ８ｂを端子Ａ側に接続して第２電極２３及び側壁電極３２間に電圧を印加し（ステップＳ２１）、これにより、第２撥水膜２５上でエレクトロウェッティング現象を発生させ、第２液体４２を第１基材部１１側の膜に押しつける。この動作により、液体アイリス１０の光入射側に開口部が形成される。なお、開口部形成時の液体アイリス１０の動作の詳細については、後で詳述する。
【００６０】
次いで、開口部を閉じる際には、切替スイッチ８ｂを端子Ｂ側に接続して第１電極１３及び側壁電極３２間に電圧を印加する（ステップＳ２２）。これにより、第１撥水膜１６上でエレクトロウェッティング現象が発生し、第１液体４１の第１撥水膜１６に対する濡れ性が大きくなり、第１液体４１が第１撥水膜１６上に広がろうとする。その結果、第２液体４２に、第１基材部１１側の膜から離れる方向に外力が働き、開口部を閉じる際の動作速度を速くすることができる。なお、開口部を閉じる際の液体アイリス１０の動作の詳細については、後で詳述する。そして、所定時間後、切替スイッチ８ｂをオフして、静止状態（図２（ａ）及び（ｂ）の状態）に戻る。なお、ここでは、開口部を閉じた後、切替スイッチ８ｂをオフにする例を説明したが、本発明はこれに限定されない。開口部を閉口している間は、切替スイッチ８ｂを端子Ｂ側に接続し続け、第１電極１３及び側壁電極３２間に電圧を印加し続けてもよい。
【００６１】
上述のように、本実施形態では、開口部を形成する際及び開口部を閉じる際の両方の動作において電圧を印加する。すなわち、本実施形態の液体アイリス１０における開口部の開閉動作は両側駆動方式となる。このような駆動方式を用いることにより、開口部の形成時だけでなく閉口時においてもその応答性を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、第１基材部１１の親水膜１５の中央に、第１液体４１より第２液体４２との親和性の高い第１撥水膜１６を設けているので、第１液体４１が第２撥水膜２６ではじかれる。それゆえ、開口部内に黒色残り（汚れ）が無くなり、光の透過率が高くなる。
【００６３】
［６．開口部を形成する際の液体アイリスの動作］
ここで、開口部を形成する際の液体アイリス１０の動作（図５中のステップＳ２１の動作）を詳細に説明する。開口部を形成する際には、上述のように、切替スイッチ８ｂを端子Ａ側に接続して第２電極２３及び側壁電極３２間に電圧を印加する。その動作の様子を図６（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００６４】
図６（ａ）及び（ｂ）は、第２電極２３及び側壁電極３２間に電圧Ｖ１を印加した際の液体アイリス１０の動作の様子を示した図である。なお、図６（ａ）は、その際の液体アイリス１０の断面図であり、図６（ｂ）は、その際の光入射側から見た液体アイリス１０の上面図である。
【００６５】
第２電極２３及び側壁電極３２間に電圧Ｖ１を印加すると、第２撥水膜２５上で発生するエレクトロウェッティング現象により、第２液体４２が第１基材部１１側に押し出されるように第１液体４１及び第２液体４２の界面形状が変形する。これにより、第２液体４２の一部が第１基材部１１側の膜に接触し、第２液体４２と第１基材部１１側の膜との接触領域、すなわち、開口部５０（円形）が形成される（図６（ｂ）参照）。この開口部５０の範囲においては、液体アイリス１０内には第１基材部１１、第２液体４２及び第２基材部２１を貫通する光路が形成される。すなわち、開口部５０の径Ｒ１が液体アイリス１０の絞り径となる。
【００６６】
また、第２液体４２の一部が第１基材部１１側の膜に接触する際、親水膜１５の中央には、第２液体４２との親和性の高い第１撥水膜１６が形成されているので、第２液体４２の一部は第１撥水膜１６に接触する。これにより、光入射側に形成された開口部５０の中心を第１撥水膜１６の中心に位置付けることができる。すなわち、本実施形態では、第１撥水膜１６により偏芯を抑制することができ、解像度の低下を抑制することができる。
【００６７】
ここで、第２電極２３及び側壁電極３２間に電圧を印加した際に、エレクトロウェッティング現象により第１液体４１と第２液体４２との界面変形し、第２液体４２の一部が第１基材部１１側の膜に押しつけられる原理を図７を参照しながら説明する。図７は、開口部５０を形成する際の液体アイリス１０の動作原理図である。なお、図７には、第２撥水膜２５と液体との界面近傍だけを示す。また、図７では、電圧印加時に、第２絶縁膜２４の液体側にプラス電荷２４ａが帯電し、第２電極２３側にマイナス電荷２４ｂが帯電する例を説明する。
【００６８】
第２電極２３及び側壁電極３２間に電圧を印加すると、第２絶縁膜２４の液体側にプラス電荷２４ａが帯電する。この場合、有極性液体である第１液体４１のマイナスイオンの分子４１ｂに静電気力が作用し、マイナスイオンの分子４１ｂは第２撥水膜２５側に引き付けられる（図７中の白抜き矢印）。すなわち、第１液体４１の第２撥水膜２５に対する濡れ性が大きくなる。この際、第１液体４１は、エレクトロウェッティング現象により第２撥水膜２５上に広がろうとするので、第２液体４２には、その周囲に存在する第１液体４１から押す力（図７中の黒矢印：以下、この力を押力という）が生じる。これにより、第２液体４２の第１基材部１１側の表面が、第１基材部１１側に向かって押し出されるように変形する（図７中の斜線矢印）。この結果、第２液体４２の一部の表面が第１基材部１１側の膜に押しつけられ、液体アイリス１０の光入射側に円形の開口部５０が形成される。
【００６９】
なお、第２撥水膜２５の表面に対する第１液体４１及び第２液体４２の界面の角度（接触角）は、印加電圧等により下記数式１で表される。
【００７０】
【数１】
2010079097.tif 000003
【００７１】
なお、上記数式１中のθＳは電圧Ｖを印加した際の界面の接触角であり、θＳ０は電圧を印加しない場合（静止状態：図２（ａ）の状態）の界面の接触角である。また、ε０は真空の誘電率８．８５×１０−１２［Ｆ／ｍ］、εｒは第２絶縁膜２４の比誘電率、Ｖは印加電圧［Ｖ］、ｄは第２絶縁膜２４の厚み［ｍ］、そして、γは第１液体４１及び第２液体４２間の界面張力（または界面エネルギー）［Ｎ／ｍ］である。
【００７２】
上記数式１からも明らかなように、第２電極２３及び側壁電極３２間の印加電圧Ｖが大きくなると、第２撥水膜２５の表面に対する第１液体４１及び第２液体４２の界面の角度θＳが大きくなる。これは、第２電極２３及び側壁電極３２間の印加電圧Ｖを大きくすると、第１液体４１の第２撥水膜２５に対する濡れ性が大きくなり、第１液体４１から第２液体４２に働く押力（図７中の黒矢印）が大きくなるためである。
【００７３】
図８及び９に、第２電極２３及び側壁電極３２間の印加電圧Ｖを図６の場合よりさらに大きくした場合の第１液体４１及び第２液体４２間の界面形状の変化、すなわち、液体アイリス１０の光入射側に形成される開口部５０の変化の様子を示す。
【００７４】
図８（ａ）及び（ｂ）は、図６の場合の印加電圧Ｖ１より大きな電圧Ｖ２を第２電極２３及び側壁電極３２間に印加した場合の開口部５０の開口状態を示す図である。なお、図８（ａ）は，その際の液体アイリス１０の概略断面図であり、図８（ｂ）は、その際の光入射側から見た液体アイリス１０の上面図である。また、図９（ａ）及び（ｂ）は、印加電圧Ｖ２よりさらに大きな電圧Ｖ３を第２電極２３及び側壁電極３２間に印加した場合の開口部５０の開口状態を示す図である。なお、図９（ａ）は、その際の液体アイリス１０の概略断面図であり、図９（ｂ）は、その際の光入射側から見た液体アイリス１０の上面図である。また、図８及び９では、図６と同じ構成部分には同一符号を付して示す。
【００７５】
図６、８及び９に示すように、第１電極１３及び側壁電極３２間に印加する電圧ＶをＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３と大きくすると、第２液体４２と第２基材部２１側の膜との接触領域が大きくなり、開口部５０の径もＲ１＜Ｒ２＜Ｒ３と大きくなる。すなわち、本実施形態では、印加電圧を変化させることにより、液体アイリス１０内を通過する光線３０の透過光量を調整することができる。
【００７６】
［７．開口部を閉じる際の液体アイリスの動作］
次に、開口部５０を閉じる際の液体アイリス１０の動作（図５中のステップＳ２２の動作）を詳細に説明する。開口部５０を閉じる際には、上述のように、切替スイッチ８ｂを端子Ｂ側に接続して第１電極１３及び側壁電極３２間に電圧を印加する。その動作の様子を図１０（ａ）及び（ｂ）に示す。図１０（ａ）及び（ｂ）は、第１電極１３及び側壁電極３２間に電圧を印加した際の液体アイリス１０の動作の様子を示す図である。なお、図１０（ａ）は、その際の液体アイリス１０の断面図であり、図１０（ｂ）は、その際の光入射側から見た液体アイリス１０の上面図である。
【００７７】
開口部５０を閉じる際、すなわち、収容室４０の第１基材部１１側の膜に接触していた第２液体４２の一部をその膜から離す際に、第１電極１３及び側壁電極３２間に電圧を印加すると、第１撥水膜１６上でエレクトロウェッティング現象が発生する。
【００７８】
ここで、開口部５０を閉じる際に、第１電極１３及び側壁電極３２間に電圧を印加することにより、第１撥水膜１６上で発生するエレクトロウェッティング現象を図１１を参照しながら説明する。図１１は、開口部５０を閉じる際の液体アイリス１０の動作原理図である。なお、図１１には、第１撥水膜１６及び親水膜１５と液体との界面近傍だけを示す。また、図１１では、第１絶縁膜１４の液体側にプラス電荷１４ａが帯電し、第１電極１３側にマイナス電荷１４ｂが帯電する例を説明する。
【００７９】
第１電極１３及び側壁電極３２間に電圧を印加すると、第１絶縁膜１４の液体側にプラス電荷１４ａが帯電する。この場合、有極性液体である第１液体４１のマイナスイオンの分子４１ｂに静電気力が作用し、マイナスイオンの分子４１ｂは親水膜１５側に引き付けられる（図１１中の白抜き矢印）。この際、第１液体４１は、エレクトロウェッティング現象により第１撥水膜１６上に広がろうとするので、第２液体４２には、その周囲に存在する第１液体４１から押力（図１１中の黒矢印）が生じる。この押力により、第２液体４２の第１撥水膜１６と接触している部分に第１撥水膜１６から離れる方向（図１１中では下側）に力が作用する（図１１中の斜線矢印）。
【００８０】
上述のように、本実施形態では、開口部５０を閉じる際に、第２液体４２及び第１撥水膜１５間の親和性に基づく復元力だけでなく、エレクトロウェッティング現象に基づいて第１液体４１から第２液体４２に作用する押力（外力）が第２液体４２に加わる。それゆえ、第１液体４１と第２液体４２と界面形状を元の静止状態に戻す際の動作速度を速くすることができる。
【００８１】
［８．変形例］
（変形例１）
上記実施形態では、第１基材部１１と第２基材部２１とを接続する側壁部材として金属製の円筒状部材を用い、側壁部材を電極として用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、側壁部材を絶縁性の円筒状部材で形成し、金属製の棒状電極をその側壁部材を介して収容室４０に挿入してもよい。図１２（ａ）及び（ｂ）に、そのような構成の液体アイリスの一例（変形例１）を示す。
【００８２】
図１２（ａ）は、電圧を印加していないときの変形例１の液体アイリス６０の概略断面図であり、図１２（ｂ）は、その際の光入射側から見た液体アイリス６０の上面図である。なお、図１２（ａ）及び（ｂ）の液体アイリス６０において、上記実施形態の液体アイリス１０（図２（ａ）及び（ｂ））と同じ構成部分には同一符号を付して示す。
【００８３】
変形例１の液体アイリス６０の側壁部６１以外の構成は、上記実施形態と同様である。変形例１の液体アイリス６０では、棒状電極６３が側壁部材６２及び親水膜３３を貫通して挿入され、棒状電極６３の先端が第１液体４１に直接接触した状態となる。そして、棒状電極６３は、電源部８の電源８ａに接続されている。なお、側壁部材６２は、絶縁性材料（例えば、ガラス等）で形成される。
【００８４】
（変形例２）
上記実施形態では、側壁電極３２を開口断面が円形の筒状金属製部材を用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。側壁電極３２の開口断面の形状が、開口断面の中心に対して点対称であれば任意のものを用いることができる。例えば、側壁電極の開口断面を正方形状としてもよい。図１３（ａ）及び（ｂ）に、そのような構成の液体アイリスの一例（変形例２）を示す。
【００８５】
図１３（ａ）は、電圧を印加していないときの変形例２の液体アイリス７０の概略断面図であり、図１３（ｂ）は、その際の光入射側から見た液体アイリス７０の上面図である。なお、図１３（ａ）及び（ｂ）の液体アイリス７０において、上記実施形態の液体アイリス１０（図２（ａ）及び（ｂ））と同じ構成部分には同一符号を付して示す。
【００８６】
変形例２の液体アイリス７０の側壁部７１以外の構成は、上記実施形態と同様である。変形例２の液体アイリス７０では、開口断面が正方形状の側壁電極７２を用いているので、光入射側から液体アイリス７０を見た際には、図１３（ｂ）に示すように、着色した第１液体４１の部分の形状が正方形状となる。
【００８７】
（変形例３）
また、上記実施形態では、第２電極２３を第２基材２２上の全面に渡って形成した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。第２電極２３を所定形状にパターニングしてもよい。図１４に、そのような第２電極の構成例（変形例３）を示す。
【００８８】
図１４は、変形例３の液体アイリスの第２電極の概略構成図である。第２電極８０の電極部８０ａの中央には、星形形状の電極開口部８０ｂを形成する。なお、電極部８０ａは、上記実施形態の第２電極２３と同じ材料、同じ厚さで形成することができる。また、電極開口部８０ｂには、第２電極８０が形成される第２基材２２が露出している。
【００８９】
電極開口部８０ｂは、第２電極８０の中心に形成された円形部８０ｃと、円形部８０ｃの外周部において互いに９０度間隔で離れ、且つ、その外周部から外側に向かって逆Ｖ字状に突出した４つの凸部８０ｄとで構成される。
【００９０】
電極開口部８０ｂの形成（パターニング）は、次のようにして行うことができる。まず、第２電極８０を、上記実施形態と同様にして、第２基材２２上にその全面に渡って形成する。次いで、電極開口部８０ｂに対応する部分の第２電極８０をウェットエッチング法等により除去して、電極開口部８０ｂを形成する。また、別の方法としては、第２基材２２上の電極開口部８０ｂに対応する部分をマスクして、その上から第２電極８０を形成してもよい。なお、変形例３の液体アイリスは、電極開口部８０ｂを上述のようにして形成すること以外は、上記実施形態と同様にして作製することができる。
【００９１】
第２電極８０の中央に、図１４に示すような星形形状の電極開口部８０ｂを形成することにより、開口部の偏芯抑制効果を増大させることができる。その開口部の偏芯抑制の原理を図１５に示す。
【００９２】
中央に星形形状の電極開口部８０ｂを有する第２電極８０上で、第２液体４２（無極性液体）が、図１５に示すように、第２電極８０の中央からずれている（偏芯している）と、第２液体４２と電極部８０ａとの重なる部分が不均一になる（対称性が無くなる）。
【００９３】
このような状況で液体アイリスに電圧を印加すると、エレクトロウェッティング現象により第１液体４１から第２液体４２に作用する押力のバランスが崩れる。このとき、この押力のバランスがとれるようにする力、すなわち、第２液体４２を第２電極８０の中央に戻そうとする復元力（図１５中の白抜き矢印）が第２液体４２に働く。それゆえ、変形例３では、電圧印加時には、第２液体４２を、第２電極８０の中央に位置づけるように復元力が働くので、開口部の偏芯を抑制することができる。
【００９４】
また、上記実施形態で説明したように、開口部形成時には、親水膜１５の中央により形成した第１撥水膜１６によっても、開口部の偏芯抑制の効果がある。それゆえ、変形例３のような構成の第２電極８０を用いると、開口部形成時には、開口部の偏芯を立体的に抑制することとなり、偏芯抑制の効果を一層増大させることができる。
【００９５】
なお、第２電極の電極開口部の形状としては、第２液体４２が第２電極の中央に位置する際に、第２液体４２と電極部との重なる部分が第２電極の中心に対して対称になるような形状であれば、任意の形状を用いることができる。特に、電極開口部の星形形状としては、中心から外側に突出する複数の凸部が第２電極の中心に対して周回方向に略等距離（略等間隔）で配置される形状が好ましい。
【００９６】
上記実施形態及び変形例１〜３では、液体アイリスに本発明を適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。シャッターやレンズ等の光学素子に対しても適用可能である。ただし、レンズに本発明を用いる場合には、第１液体４１及び第２液体４２の両方を透明液体で構成し、第１液体４１の屈折率と第２液体４２の屈折率とが異なるものを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
【図２】図２（ａ）は、実施形態の液体アイリスの概略断面図であり、図２（ｂ）は、光入射側から見た液体アイリスの上面図である。
【図３】実施形態の液体アイリスの作製手順を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は、有極性液体に電圧を印加する前の有極性液体の状態を示す図であり、図４（ｂ）は、有極性液体に電圧を印加した際の有極性液体の状態を示す図である。
【図５】実施形態の液体アイリスの駆動動作のサイクルを示す図である。
【図６】図６（ａ）は、開口部形成時の液体アイリスの概略断面図であり、図６（ｂ）は、開口部形成時の光入射側から見た液体アイリスの上面図である。
【図７】開口部を形成する際の液体アイリスの動作原理を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、開口部形成時の液体アイリスの概略断面図であり、図８（ｂ）は、開口部形成時の光入射側から見た液体アイリスの上面図である。
【図９】図９（ａ）は、開口部形成時の液体アイリスの概略断面図であり、図９（ｂ）は、開口部形成時の光入射側から見た液体アイリスの上面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、開口部を閉じる際の液体アイリスの概略断面図であり、図１０（ｂ）は、開口部を閉じる際の光入射側から見た液体アイリスの上面図である。
【図１１】開口部を閉じる際の液体アイリスの動作原理を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、変形例１の液体アイリスの概略断面図であり、図１２（ｂ）は、光入射側から見た液体アイリスの上面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、変形例２の液体アイリスの概略断面図であり、図１３（ｂ）は、光入射側から見た液体アイリスの上面図である。
【図１４】変形例３の第１電極の構成図である。
【図１５】変形例３の第１電極による偏芯制御の原理図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…第１レンズ群、２…第２レンズ群、３…第３レンズ群、４…第４レンズ群、５…フィルタ、８…電源部、８ａ…電源、８ｂ…切替スイッチ、１０…液体アイリス（光学素子）、１１…第１基材部、１２…第１基材、１３…第１電極、１４…第１絶縁膜、１５…親水膜（第１膜）、１６…第１撥水膜（第２膜）、２０…撮像装置、２１…第２基材部、２２…第２基材、２３…第２電極、２４…第２絶縁膜、２５…第２撥水膜（第３膜）、３１…側壁部、３２…側壁電極、３３…親水膜（第４膜）、４０…収容室（収容部）、４１…第１液体、４２…第２液体、５０…開口部、６２…棒状電極、８０…第２電極、８０ａ…電極部、８０ｂ…電極開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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